Młody słonecznik naprawdę wędruje za słońcem. Rano patrzy na wschód, po południu na zachód, a nocą wraca na wschód, zanim jeszcze wstanie słońce. Kiedy koszyczek się otwiera, ruch ustaje i kwiat zostaje zwrócony w jednym kierunku. To nie awaria, tylko zmiana strategii: dojrzała głowa przestaje ścigać światło, bo, jak się zdaje, więcej zyskuje na łapaniu ciepła porannego słońca.
Najpierw porządek w pojęciach, bo słowo „kwiat” bywa tu mylące. To, co widzimy, jest kwiatostanem, czyli koszyczkiem złożonym z setek drobnych kwiatków. Zewnętrzne, żółte języczki tylko wabią owady i nie dają nasion. Nasiona powstają w środku, z kwiatków rurkowatych, i to one są celem całej konstrukcji.
Młody wędruje, dojrzały stoi
Na dojrzałym łanie widać to gołym okiem: głowy patrzą niemal w tę samą stronę. Młode rośliny zachowują się inaczej. Ich szczyt przesuwa się w ciągu dnia z jednej strony nieba na drugą, a nocą wraca, żeby o świcie być gotowy na wschód słońca. Ten ruch ustaje, gdy kwiatostan się rozchyla, a kwitnący słonecznik przestaje być heliotropiczny, czyli przestaje podążać za słońcem [1].
Dwie strony łodygi, dwa tempa wzrostu
Mechanizm nie polega na tym, że roślina ciągnie głowę sznurkiem. Łodyga rośnie szybciej po jednej stronie i to wystarcza, żeby szczyt przechylił się w stronę światła. Wzory wydłużania po stronie wschodniej i zachodniej są przeciwstawne, a ten rytm reguluje zegar okołodobowy rośliny, podobny do tego, który wpływa na nasz sen. Dzięki temu słonecznik nie tylko reaguje na aktualny kierunek słońca, ale też przewiduje, gdzie ono będzie. Nocna droga powrotna bywa szybsza niż dzienne wędrowanie po niebie, a kończy się na długo przed świtem.
Po co młodemu ten ruch
Dlaczego młody słonecznik się rusza, skoro dojrzały tego nie robi? Najstarsze wyjaśnienie mówi o lepszym oświetleniu liści i większej fotosyntezie. Wspiera je obliczenie z lat siedemdziesiątych, według którego śledzenie słońca mogło zwiększyć dzienną fotosyntezę o około 10 procent. Późniejsze modelowanie nie znalazło już istotnej różnicy w ilości światła pochłanianego przez rośliny poruszające się i nieruchome. Przegląd z 2016 roku wskazuje raczej na unikanie zacienienia: słonecznik jest wyjątkowo światłolubny, a ruch pozwala młodym roślinom wyprzedzić sąsiadów w łanie [2]. Ten sam przegląd przypomina, że dojrzałą głowę może obrócić wiatr albo deszcz, choć sama już nie steruje kierunkiem.
Ciepło o siódmej rano
Dojrzała głowa ma inny problem niż wzrost: chodzi o potomstwo. Tu wchodzi temperatura. Wschodni koszyczek łapie pierwsze promienie i nagrzewa się szybciej niż ten obrócony na zachód. W eksperymencie polowym część słoneczników w doniczkach obracano tak, by patrzyły na zachód, i mierzono temperaturę głów kamerą termowizyjną. Wczesnym rankiem wschodnie kwiaty odwiedzało około pięciokrotnie więcej owadów zapylających niż zachodnie, a dogrzewanie zachodnich głów przenośnym grzejnikiem przywracało część odwiedzin [3]. W innych eksperymentach tego samego zespołu rośliny przywiązane do podpór albo obracane w złą stronę rosły słabiej: miały mniejszą biomasę i mniejszą powierzchnię liści.
Kiedy kierunek nie ma znaczenia
Brzmi przekonująco, ale nie jest to uniwersalne prawo. W 2024 roku zespół z Budapesztu sprawdził ten pomysł trzema eksperymentami w węgierskich plantacjach. W dwóch łapał owady na lepkie modele koszyczków zwrócone na północ, wschód, południe i zachód, w trzecim liczył przyloty do prawdziwych głów, część z nich obracając. Przez cały dzień liczba owadów nie zależała od kierunku głowy, a po dziesiątej rano kolejne pomiary dawały już podobne wartości [4]. To badanie nie przeczy wprost efektowi porannemu, bo mierzyło sumę dnia, ale pokazuje, że wschód nie wszędzie przyciąga pszczoły mocniej.
Wschód na mapie, nie na niebie
Zostaje pytanie, czy głowa patrzy tam, gdzie wschodzi słońce, czy tam, gdzie na mapie jest wschód. Poza równonocą to dwa różne kierunki. Badacze sfotografowali dronem 2800 dojrzałych koszyczków w czternastu węgierskich plantacjach i zmierzyli azymut każdej głowy. Średnia wyniosła 89,5 stopnia, czyli niemal dokładnie geograficzny wschód, podczas gdy słońce wschodziło wtedy pod kątem około 56 do 58 stopni. Rozrzut pojedynczych głów był duży, a w pagórkowatym terenie średnia przesuwała się inaczej niż na równinie [5].
Kierunek przekłada się też na nasiona. W jednej z węgierskich plantacji badacze ustawili koszyczki w pięciu orientacjach: na północ, wschód, południe, zachód i poziomo do góry. Wschodnie głowy dały istotnie więcej i cięższych nasion niż pozostałe. Te patrzące w górę pochłaniały najwięcej światła, a miały najmniej i najlżejsze nasiona, prawdopodobnie z powodu zbyt wysokiej temperatury i wilgoci [6].
Ile w tym przypadku
Przegląd badań nad termiką kwiatów z 2019 roku wymienia kilka korzyści, które nie wykluczają się nawzajem: szybsze osuszanie rosy, mniejsze ryzyko chorób grzybowych, mniejsze przegrzanie w południe, szybsze dojrzewanie świeżych kwiatków i lepszą widoczność dla owadów nadlatujących z określonej strony. Autorzy ostrzegają przy tym, że zestawienia korzyści mogą być zawyżone, bo publikuje się głównie wyniki dodatnie, a heliotropizm ma też koszty. W przypadku alpejskiej jaskry kwiaty śledzące słońce zużywały około 29 procent więcej wody niż te, którym ruch uniemożliwiono [7].
Najuczciwsza odpowiedź brzmi więc: słonecznik przestaje gonić słońce, bo w tej fazie życia trzymanie jednego kierunku opłaca się bardziej niż ruch. Wschód daje mu ciepło wtedy, gdy owady są aktywne, a w regionach, gdzie popołudnia są bardziej pochmurne niż poranki, także więcej światła w ciągu dnia. Czy to główny powód, czy tylko jedna z korzyści, nie zostało rozstrzygnięte jednym doświadczeniem.
Źródła
- H. S. Atamian, N. M. Creux, E. A. Brown, A. G. Garner, B. K. Blackman, S. L. Harmer, „Circadian regulation of sunflower heliotropism, floral orientation, and pollinator visits”, Science 353(6299), 2016. https://doi.org/10.1126/science.aaf9793
- U. Kutschera, W. R. Briggs, „Phototropic solar tracking in sunflower plants: an integrative perspective”, Annals of Botany 117(1), 2016. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4701145/
- R. Sanders, „How sunflowers follow the sun”, Berkeley News, 4.08.2016. https://news.berkeley.edu/2016/08/04/how-sunflowers-follow-the-sun/
- G. Horváth, B. Dárdai, M. Bíró, J. Slíz-Balogh, D. Száz, A. Barta, Á. Egri, „The all-day pollinator visits of sunflower inflorescences in Helianthus annuus plantations are independent of head orientation: testing a widespread hypothesis”, The Plant Journal 120(4), 2024. https://doi.org/10.1111/tpj.17070
- P. Takács, Z. Kovács, D. Száz, Á. Egri, B. Bernáth, J. Slíz-Balogh, M. Nagy-Czirok, Z. Lengyel, G. Horváth, „Mature sunflower inflorescences face geographical east to maximize absorbed light energy: orientation of Helianthus annuus heads studied by drone photography”, Frontiers in Plant Science 13, 2022. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.842560
- P. Takács, J. Slíz-Balogh, D. Száz, G. Horváth, „East-facing Helianthus annuus has maximal number and mass of kernel-filled seeds: seed traits versus head orientation”, Plant-Environment Interactions 3(3), 2022. https://doi.org/10.1002/pei3.10083
- C. J. van der Kooi, P. G. Kevan, M. H. Koski, „The thermal ecology of flowers”, Annals of Botany 124(3), 2019. https://doi.org/10.1093/aob/mcz073
- Zdjęcie: Bruce Fritz, U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, „Sunflowers helianthus annuus”, Fargo, Dakota Północna, domena publiczna, Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sunflowers_helianthus_annuus.jpg; kadr do proporcji 16:9 i zmiana rozmiaru na 1200×675.
